آلومینیوم: این ماده فقط در یخچال و فریزر موجود در مواد باقیمانده یک هفته پیدا نمی شود. این عنصر بعد از سیلیکون دومین عنصر فلزی فراوان در پوسته زمین است . این در قوطی های نوشابه و سایر بسته بندی ها ، در هواپیماها و اتومبیل ها و حتی در آن آیفون 6 مبهم استفاده می شود.

انبوه آلومینیوم - طبق گفته دانشگاه ویسکانسین حدود 8 درصد از پوسته زمین - تصور طبیعی این فلز را آسان می کند. اما آلومینیوم سبک است (طبق یک نظرسنجی سازمان زمین شناسی ایالات متحده یک سوم وزن فولاد یا مس است ) ، قالب گیری ، جمع و بازیافت آن آسان است. در برابر خوردگی مقاومت می کند و در برابر استفاده مکرر مقاومت می کند.

نکته خنده دار در مورد آلومینیوم این است که اصلاً نباید اینقدر مفید باشد. این فلز در واقع همان نوع واکنشی را که باعث زنگ زدگی می شود ، اکسید می کند یا الکترون را از دست می دهد. با این وجود ، بر اساس دانشگاه ویسکانسین ، برخلاف اکسید آهن شله ، محصول این واکنش ، اکسید آلومینیوم ، به فلز اصلی می چسبد و از آن در برابر پوسیدگی بیشتر محافظت می کند.

فقط حقایق

• عدد اتمی (تعداد پروتون های هسته): 13
• نماد اتمی (در جدول تناوبی عناصر): Al
• وزن اتمی (جرم متوسط اتم): 26.9815386
• تراکم: 2.70 گرم در سانتی متر مکعب
• فاز در دمای اتاق: جامد است
• نقطه ذوب: 1،220.58 درجه فارنهایت (660.32 درجه سانتیگراد)
• نقطه جوش: 4566 درجه فارنهایت (2519 درجه سانتیگراد)
• تعداد ایزوتوپ ها (اتم های همان عنصر با تعداد متفاوت نوترون): 22 ، یک پایدار
• رایج ترین ایزوتوپ ها: Al-27 (پایدار) و Al-26 (رادیواکتیو ؛ نیمه عمر 730،000 سال)

فلز معجزه گر

طبق Chemicool ، وب سایت شیمی ایجاد شده توسط دیوید دی. هسو از موسسه فناوری ماساچوست ، آلومینیوم در یک واکنش همجوشی که در آن منیزیم یک پروتون اضافی را انتخاب می کند ، در ستارگان شکل می گیرد . با این حال ، این ماده به صورت خالص در طبیعت یافت نمی شود. در پوسته زمین ، آلومینیوم اغلب به عنوان ترکیبی به نام آلوم (سولفات آلومینیوم پتاسیم) رخ می دهد.

مطابق با تسهیلات ملی تسریع کننده توماس جفرسون ، هانس کریستین اورستد ، شیمی دان دانمارکی اولین بار موفق به استخراج آلومینیوم از آلوم شد . بعداً دانشمندان فرآیند جذب آلومینیوم برای آلوم را تصفیه کردند ، اما نتوانستند قیمت را به سطح عملیاتی برسانند. برای دهه ها ، آلومینیوم از طلا بسیار گرانبها بود : ناپلئون سوم ، اولین رئیس جمهور جمهوری دوم فرانسه که از سال 1848 آغاز شد ، با افتخار با افتخار به مهمترین مهمانان خود با استفاده از صفحات آلومینیوم و کارد و چنگال خدمت کرد ، زیرا طبق فلز آلومینیوم فلز بسیار کمیاب بود . انجمن . طبق مقاله ای که در سال 1911 در مجله Good Housekeeping Magazine منتشر شد ، ناپلئون سوم همچنین یک جغجغه آلومینیومی برای پسرش ساخته بود .

سرانجام ، طبق گفته انجمن شیمی آمریکا ، در سال 1886 ، یک مهندس فرانسوی به نام پل هرولت و یک فارغ التحصیل شیمی اوبرلین به نام چارلز هال به طور مستقل فرایندی را اختراع کردند که در آن اکسید آلومینیوم در کریولیت (ذرات فلوراید سدیم) ذوب شده و تحت جریان الکتریکی قرار می گیرد . از فرآیند هال-هرولت و همچنین فرآیند بایر که آلومینیوم را از سنگ بوکسیت استخراج می کند ، طبق ACS ، امروزه نیز برای تولید آلومینیوم استفاده می شود.

تنها فرم پایدار آلومینیوم Al-27 است و بیشتر ایزوتوپ ها نیمه عمر میلی ثانیه دارند ، به این معنی که در کمتر از یک چشم بر هم زدن از بین می روند. اما Al-26 ، با دوام ترین ایزوتوپ رادیواکتیو آلومینیوم ، نیمه عمر آن حدود 730 هزار سال است. بر اساس مطالعه ژانویه 2006 در ژورنال Nature ، این ایزوتوپ در مناطق تشکیل ستاره در کهکشان یافت می شود. در آن مطالعه ، محققان ناسا از انفجارهای قابل تشخیص Al-26 برای مشخص کردن ابرنواخترها یا انفجارهای ستاره ای استفاده کردند. دانشمندان با استفاده از این اثر انگشتهای Al-26 تخمین زدند كه ابرنواختر هر 50 سال به طور متوسط در كهكشان راه شیری رخ می دهد و هر ساله هفت ستاره جدید متولد می شوند.

چه کسی می دانست؟

• آلومینیوم فراوان است: طبق آژانس حفاظت از محیط زیست ایالات متحده (EPA) در سال 2012 ، 1.9 میلیون تن آلومینیوم فقط برای ظروف و بسته بندی تولید شده است. 1.7 میلیون تن دیگر نیز به لوازم خانگی ، قطعات خودرو و سایر کالاهای بادوام اختصاص یافت.
• به گفته Chemicool ، یک فروند بوئینگ 747 حاوی 147000 پوند (بیش از 66000 کیلوگرم) آلومینیوم است .
• این کار را در خانه امتحان نکنید (مگر اینکه هود بخور داشته باشید). پودر آلومینیوم به علاوه ید بعلاوه چند قطره آب کاملاً نمایشگر ایجاد می کند: ابرهای بخار ید بنفش سمی و سپس شعله های ناگهانی. این واکنش نمایشی از میزان واکنش پذیری آلومینیوم در واقع است.
• بازیافت کنید! طبق EPA ، بازیافت آلومینیوم فقط 5 درصد از انرژی مورد نیاز برای استخراج آلومینیوم جدید از سنگ معدن را می گیرد. از سال 2012 ، حدود 55 درصد قوطی های آلومینیومی به سطل آشغال بازیافتند.
• بالای بنای یادبود واشنگتن با یک هرم آلومینیوم 8.9 اینچی (22.6 سانتی متر) پوشانده شده است. طبق مقاله 1995 در مجله معدن ، فلزات و جامعه مواد .
• آن قوطی کک ممکن است مدت زیادی از قفسه خارج نشده باشد. طبق انجمن آلومینیوم ، یک قوطی آلومینیوم پس از بازیافت به اندازه قوطی جدید 60 روز طول می کشد تا برگردد.
• Trippy: طبق انجمن آلومینیوم ، به لطف بازیافت ، حدود 75 درصد از کل آلومینیوم ساخته شده هنوز استفاده می شود.

تحقیق جاری

شاید مشهورترین ظاهر آلومینیوم در صحنه تحقیقات اخیر در سال 2011 باشد ، زمانی که در جایزه نوبل شیمی نقش داشت . برنده این جایزه، مواد دانشمند دن شختمن از موسسه تکنیون-اسرائیل از فناوری، بلورهای کشف ، ساختار مولکولی الگوهای غیر تکراری. ماده ای که شچتمن این شبه کریستال ها را کشف کرد ، مخلوطی از منگنز و آلومینیوم بود.

به گفته یونتین ژو ، استاد مواد و علوم مهندسی در دانشگاه ایالتی کارولینای شمالی ، صدها آلیاژ آلومینیوم یا مخلوط با فلزات دیگر در بازار وجود دارد. آلومینیوم به تنهایی سبک اما ضعیف است ، بنابراین فلزات دیگری نیز به آن اضافه می شود تا عضله بیشتری به آن بدهد.

آنها در مقاله ای که در ژورنال Nature Communications در سال 2010 منتشر شد گزارش دادند که ژو و همکارانش این ایده را بسیار افراط کرده و آلومینیوم را به اندازه فولاد قوی ایجاد کردند. محققان دریافتند که آلومینیوم مخلوط شده با کمی منیزیم و روی تحت فشار شدید قرار دارد. آنها می توانند دانه های آلومینیوم را به اندازه نانو خرد کنند. این دانه های کوچکتر اجازه حرکت آلیاژ را می دهد ، به طوری که تحت سر و صدا مانند سرامیک شکننده و مه شکن نمی شود. اما حرکت به اندازه کافی کینه است که مواد بسیار قوی باقی بمانند.

زو به Live Science گفت: "ساختار نانو حرکت را برای جابجایی بسیار دشوار می کند ، اما در عین حال ، وقتی نیرویی وارد می کنید که به اندازه کافی بالا باشد ، به شما امکان حرکت می دهد."

در حال حاضر ، محققان فقط می توانند مقادیر کمی از این آلیاژ آلومینیوم فوق العاده قدرت را همزمان تهیه کنند ، به این معنی که هنوز کاربردهای تجاری امکان پذیر نیست.

در همین حال ، در اورگان ، محققان از فناوری پیشرفته برای مطالعه آلومینیوم آبی یا ترکیبات آلومینیوم تشکیل شده در آب ، به ویژه اکسیدهای آلومینیوم استفاده می کنند. اکسیدهای آلومینیوم ترکیباتی هستند که هم شامل آلومینیوم و هم اکسیژن هستند.

داگلاس کسلر ، مدیر مرکز شیمی مواد پایدار در دانشگاه ایالتی اورگان ، گفت: "اکسید آلومینیوم ، به ویژه به شکل فیلم ، در بسیاری از صنایع مختلف استفاده می شود." این فیلم ها موانع خوبی در برابر خراش ، مقاوم در برابر خوردگی ایجاد می کنند. کسلر به لایو ساینس گفت: از اکسیدهای آلومینیوم در تصفیه آب برای رسوب ذرات ریز نیز استفاده می شود.

کسلر و تیم او در حال کار برای تجزیه و تحلیل محلول های جوهر مانند هستند که می توانند در فیلم های اکسید آلومینیوم گرم و خشک شوند. 

کسلر گفت: "ما تکنیک های شیمیایی را نداریم که به ما اجازه دهد همزمان با چنین محلول هایی ، هم ترکیب و هم ساختار ، ساختار مولکولی آنچه در محلول است را شناسایی کنیم." "بنابراین آنچه که ما انجام داده ایم این است که برخی از تکنیک های لیزر کاملاً جدید را در نظر گرفته و آنها را با محاسبات پرقدرت ترکیب کرده تا بتوان همزمان ترکیب و ساختار را استنباط کرد."

کسلر گفت ، هنگامی که آنها راه حل ها را درک کنند ، محققان می توانند روند تولید فیلم ها را بهتر کنترل کنند - و ساختن آنها را به روش های کم مصرف انجام دهند. در حال حاضر ، تیم بیشترین استفاده را از این فیلم ها برای تونل الکترون دارد . کسلر گفت ، با ساندویچ کردن یک فیلم اکسید آلومینیوم بسیار خالص بین دو الکترود ، دانشمندان بسیار نزدیک هستند که الکترون ها از یک الکترود به الکترود دیگر بپرند بدون اینکه هیچ وقت با فیلم تعامل داشته باشند: "انتقال فوری از یک الکترود به الکترود دیگر ، "کسلر گفت.

کسلر گفت ، این دستگاه الکترون-تونل می تواند به عنوان یک سوئیچ ارزان و ساده مورد استفاده قرار گیرد.

منابع اضافی

• در اینجا نگاهی داریم به این که چرا آلومینیوم شاید بیش از آنچه باید هزینه می کند - یک گزارش تحقیقاتی توسط نیویورک تایمز در مورد قیمت تورم آلومینیوم.
• به زیر آیفون آیفون نگاه کنید و دریابید که چه عناصر شیمیایی مانند آلومینیوم باعث می شود تلفن هوشمند در این فیلم تولید شده توسط انجمن شیمی آمریکا قرار گیرد .
• این ویدئو کانال Discovery نگاهی بصری به نحوه بازیافت قوطی های آلومینیوم می دهد.
• آیا می دانید ژول ورن ، نویسنده علمی تخیلی ، در رمان "سفر به ماه" در مورد یک موشک فضایی آلومینیومی نوشت - حقایق تاریخی بیشتر درباره آلومینیوم را در وب سایت انجمن آلومینیوم جستجو کنید.